1. Problemy z oczyszczaniem odcieków składowiskowych – wprowadzenie

Rozbudowa zakładów utylizacji odpadów o przetwórstwo odpadów organicznych – kompostownie, radykalnie zmieniło skład fizykochemiczny odcieków składowiskowych. Znacznie wzrosła zawartość drobnej zawiesiny trudonoopadającej oraz ładunki ChZT, BZT₅ i amoniaku.

Stosowane powszechnie instalacje oczyszczania odcieku metodą odwróconej osmozy ulegały częstszemu zapychaniu i membrany szybciej się zużywały. Problemem był także amoniak, który jako gaz przechodził przez membrany R/O do permeatu.

Przykładem ilustrującym to zjawisko jest zestawienie wybranych parametrów zanieczyszczeń w odciekach na jednym ze składowisk w Polsce na przestrzeni 14 lat.

Tab. Nr 1. Porównanie zmienności wybranych parametrów w odciekach składowiskowych na przestrzeni lat 14 lat.

Koniecznością stało się wstępne podczyszczenie zmieszanych ścieków technologicznych i odcieków przed skierowaniem ich na instalację odwróconej osmozy. Wśród rozważanych metod były: strącanie chemiczne, koagulacja połączona z flotacją , oczyszczanie biologiczne itp. Najskuteczniejszą z metod okazało się biologiczne poczyszczenie odcieków połączone z ultrafiltracją.

Przedstawiamy połączoną metodę oczyszczania zmieszanych odcieków składowiskowych opartą o procesy biologiczno–mechaniczne i odwróconą osmozę, oferowane przez firmę SFC Umwelttechnik GmbH, którą na terenie Polski reprezentuje firma P.H.U.ORTOCAL s.c.

2. Firma SFC Umwelttechnik

Austriacka firma SFC Umwelttechnik z Salzburga specjalizuje się w oczyszczaniu wód, odcieków składowiskowych, ścieków: komunalnych, przemysłowych, w oparciu o opatentowane przez siebie technologie: C-TECH^TM i niskociśnieniową ultrafiltrację C-MEM^TM.

SFC jest międzynarodową firmą, zajmującą się: projektowaniem, dostawą i montażem instalacji oraz produkcją własnych membran. Firma ma swoje oddziały w: Austrii, Czechach, Indiach, Chinach, Wietnamie, Dubaju, Brazylii i Meksyku oraz prowadzi ogólnoświatową sprzedaż swoich systemów.

2.1. Technologia C-TECH^TM – cykliczna technologia osadu czynnego
Oczyszczanie ścieków w technologii C-TECH^TM oparte jest na technologii osadu czynnego w systemie SBR doposażonym w beztlenowy selektor oraz dekanter do odbioru oczyszczonych ścieków. Technologia C-TECH^TM charakteryzuje się tym, że cały proces oczyszczania ścieków przebiega w jednym reaktorze. Dzięki temu eliminuje się konieczność zastosowania osadnika wtórnego. Taki sposób pracy sprawia, że zbyteczna staje się recyrkulacja dużych ilości ścieków, jak ma to miejsce w układach oczyszczania z predenitryfikacją.

Innowacją w technologii C-TECH^TM, jest zastosowanie w reaktorze biologicznym selektora beztlenowego, pozwalającego na jakościowy wybór osadu czynnego zawracanego z komory napowietrzania (nitryfikacji) oraz ruchomego dekantera oddzielającego oczyszczone ścieki od osadu czynnego. W selektorze następuje mieszanie strumienia dopływających ścieków i strumienia osadu recyrkulowanego. Dzięki temu następuje uwalnianie się fosforanów, denitryfikacja azotanów oraz zahamowanie wzrostu bakterii nitkowatych, powodujących między innymi puchnięcie osadu czynnego.

Przepływ ścieków w selektorze wymuszany jest przez zastosowanie przelewów oraz odpowiednią konstrukcję ścian. W celu zapewnienia ciągłości oczyszczania ścieków dopływających, maksymalny stopień recyrkulacji osadu czynnego wynosi nie więcej niż 50% ilości ścieków dopływających do oczyszczalni.

Kontrola procesu C-TECH^TM polega na utrzymywaniu właściwego stężenia osadu w reaktorze oraz regulacji poziomu tlenu rozpuszczonego.

Wśród zdecydowanych zalet technologii C-TECH^TM należy wyróżnić:

• Stosowanie jednej wspólnej komory nitryfikacji i denitryfikacji – pozwala na zmniejszenie powierzchni zabudowy i obniżenie kosztów inwestycyjnych o ok. 40–50% .

• Stosowanie drobnopęcherzykowego, krótkotrwałego napowietrzania – pozwala na osiągnięcie 30–40% oszczędności energii elektrycznej, przy jednoczesnej redukcji podstawowych pierwiastków do wartości:

N_og.<5 ppm, N_NH3 < 1ppm, P_og < 1 ppm

Zużycie energii: około 0,4 – 0,5 kWh/kg ChZT.

• Sterowanie procesem napowietrzania – pomiar szybkości zużycia tlenu – dostarczenie do reaktora minimalnej ilości powietrza, zależnej od składu dopływających ścieków – obniżenie kosztów eksploatacyjnych.

• Zastosowanie ruchomego dekantera, wykonanego w całości ze stali nierdzewnej, z szybkością opadania dostosowaną do szybkości dekantacji osadu –pozwala na dokładne oddzielenie oczyszczonych ścieków od osadu czynnego.

2.2. Technologia C-MEM^TM – udoskonalenie technologii C-TECH^TM

W przypadku oczyszczania odcieków skladowiskowych zamiast dekantera zastosowano niskociśnieniowe, zanurzone w komorze nitryfikacji moduły ultrafiltracji C-MEM^TM , które pozwalają na usunięcie ze ścieków/wody: zawiesiny w tym także żelaza, bakterii, barwy i mętności.

Technologia C-TECH^TM w połączeniu z ultrafiltracją za pomocą modułów C-MEM^TM pozwala na oczyszczenie mieszaniny odcieków składowiskowych i ścieków z kompostowni o zróżnicowanym składzie chemicznym.

Membrany ultrafiltracyjne C-MEM^TM to wydrążone włókna organiczne z HDPE.

W celu osiągnięcia wysokiej gęstości upakowania, włókna łączone są w wiązki i nawinięte na nośnik. Całość umieszczona jest w ochronnej obudowie z otworami, wykonanej ze wzmocnionego PE, wzmocnionego PP oraz wzmocnionego U-PVC/ABS.

Obudowy chronią włókna przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz zapobiegają zbędnemu rozcieńczaniu środków czyszczących membrany; powietrze, woda i środki chemiczne wprowadzane do wnętrza włókien pod wysokim ciśnieniem działają przede wszystkim w zamkniętym przez obudowy obszarze. Membrany C-MEM^TM charakteryzują się następującymi zaletami:

• Włókna o wielkości porów 0,2 µm, wykonane z HDPE – odporne na działanie preparatów chemicznych (także chloru).

• Możliwość wymiany wiązek membranowych.

• Przestrzenna struktura włókna 3D – bezpieczeństwo i wytrzymałość membran.

• Stała hydrofilowość membran – nawet po wyjęciu z odcieku.

• Specjalnie zastosowany składnik antyfoulingowy – ochrona przed wzrostem bakterii wewnątrz membrany.

• Bardzo skuteczne czyszczenie chemiczne membran.

• Odporność na podciśnienie i nadciśnienie. Membrany C-MEM^TM pracują przy ciśnieniach; – 0,9 – 3 bary, a testowane są przy ciśnieniach rzędu 4 bary.

• Samoregeneracja. Stosowany materiał i konstrukcja włókien, pozwalają na samoistne usuwanie uszkodzeń mechanicznych, poprzez ich zlepianie się w krótkim czasie.

• Wysoka gęstość upakowania – znaczne ograniczenie objętości zbiorników.

• Mały rozmiar i waga

• Test integralności – szybka lokalizacja uszkodzenia modułu.

• Brak części klejonych i spawanych.

• Możliwość różnorakich konfiguracji szeregowych i równoległych.

Pojedyncze wkłady (maksymalnie 64 wkłady) mogą być łączone w moduły.

W przypadku większych instalacji moduły membranowe są grupowane, w celu zapewnienia ekonomicznej pracy i podłączenia do wspólnych przewodów: medium filtrowanego, płukania wstecznego wodą, płukania wstecznego powietrzem, obiegu powietrza i czyszczenia CIP.

Praca instalacji, cykle płukania i czyszczenia sterowane są za pomocą układu kontrolno – pomiarowego i są uwarunkowane zastosowaniem określonych parametrów kontrolnych.

Osad oddzielony od oczyszczonego ścieku kierowany jest do układu zagęszczania i odwadniania osadu, skąd może zostać skierowany na kwaterę składowania odpadów lub wykorzystany do rekultywacji terenów, jako nawóz w rolnictwie, czy też wywieziony do spalarni odpadów.

Oczyszczony ściek, oddzielony za pomocą membran C-MEM^TM, w zależności od wymaganego stopnia oczyszczenia, kierowany jest do kanalizacji lub na instalację nanofiltracji i odwróconej osmozy – dodatkowe doczyszczenie.

Zastosowanie biologiczno – mechanicznego oczyszczania ścieków z zastosowaniem zaawansowanej technologii C-MEM^TM niesie za sobą szereg korzyści technologicznych i ekonomicznych, wynikających z przytoczonych poniżej cech technologii:

• Wysoka odporność membran (włókna chronione obudowami z tworzywa).

• Długa żywotność membran (5 lat, w zależności od pracy i jakości ścieków).

• Tania i prosta wymiana membran.

• System napowietrzania wyposażony w wysokiej sprawności drobnopęcherzykowe dyfuzory.

• Bardzo krótki czas napowietrzania membran – wykorzystanie dmuchawy do napowietrzania komory nitryfikacji.

• Wysoka odporność na związki utleniające.

• Brak rozcieńczania preparatów chemicznych podczas czyszczenia CIP – preparaty chemiczne wprowadzane są bezpośrednio do membran.

• Poszczególne elementy wkładów C-MEM^TM mogą być indywidualnie wymienianie, bez specjalnych umiejętności i narzędzi.

• Możliwość adaptacji istniejących instalacji do technologii C-MEM^TM.

3. Skuteczność podczyszczania zmiesznych ścieków technologicznych i odcieków w metodzie C-MEM MBR

Zastosowanie biologicznego podczyszczania połączonego z ultrafiltracją C-MEM MBR zmieszanych ścieków technologicznych i odcieków składowiskowych, pozwala na obniżenie podstawowych ładunków zanieczyszczeń do wartości:

• odczyn pH 6,5 – 8

• ChZT < 10 mg/l (> 70% redukcji)

• BZT₅ < 3 mg/l (> 90% redukcji)

• N_NH4 < 1 mg/l (>90 % redukcji)

• zawiesina ogólna < 1mg/l (> 99% redukcji)

• mętność <0,5 NTU(> 99% redukcji)

• fosfor ogólny < 1 mg/l (> 95 % redukcji)

• metale ciężkie (>90 % redukcji).

Tak podczyszczone ścieki mogą „bezpiecznie” być kierowane do dalszego oczyszczania np. na instalację odwróconej osmozy, przedłużając prawidłową pracę membran oraz gwarantując uzyskanie efektu technologicznego.

4. Przykłady zastosowanie technologii C-MEM^TM MBR

Technologia C-MEM^TM jest stosowana z powodzeniem na całym świecie, w następujących sektorach:

• Oczyszczanie ścieków (komunalne, przemysłowe) – MBR

• Oczyszczanie wody szarej

• Oczyszczanie wód podziemnych i powierzchniowych

• Oczyszczanie kondensatu (ciepłownie)

• Przemysł farmaceutyczny

• Przemysł spożywczy

• Przemysł chemiczny i petrochemiczny

• Przemysł papierniczy

• Baseny

• Stawy rybne

5. Podsumowanie

Narastający problem oczyszczania wody, ścieków komunalnych, odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych wymusza poszukiwanie nowych rozwiązań. Przedstawione w niniejszym referacie technologie C-TECH^TM oraz C-MEM^TM pozwalają na modernizację lub budowę nowego skutecznego układu oczyszczania, przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów eksploatacyjnych.

W zależności od wymagań medium oczyszczonego, istnieje możliwość modyfikacji przedstawionych technologii poprzez stosowanie np. dodatkowych etapów oczyszczania (nanofiltracja, odwrócona osmoza).

Indywidualne podejście do każdego z tematów oraz możliwość zaproponowania najlepszych rozwiązań, z uwzględnieniem rzeczywistych potrzeb klienta oraz najlepszych dostępnych technik (BAT), sprawia, że firma SFC Umwelttechnik cieszy się uznaniem na całym świecie.